时间:2024-06-20 浏览量:440
本文来源于《战术导弹技术》
摘要
为研究国外精确打击武器领域发展现状并研判其发展趋势,对2023年世界主要军事国家和地区精确打击武器领域的发展进行了综述,从战略谋划、技术进展、主要活动等多个维度,深入分析了2023年美、日、澳等国家和地区精打武器领域发展趋势。分析表明:总体来看,美西方为备战高端战争,继续创新精确打击技术,推动其新一轮技术突破。出台相关战略文件;谋划精确打击技术发展,包括维持经济持续打击的低成本制导技术,寻求高超声速导弹变革发展的新型动力技术,以及追求精确打击高敏捷性、高机动性与协同性的新型控制、弹群协同等技术;同时在配套的组织管理体制、研发制造模式、演示验证手段等采取措施推进精确打击技术开发、部署和运用,加快推进精打能力变革。
关键词
精确打击;制导技术;推进技术;控制技术;网络化技术;高超声速技术;作战运用;数字工程
1 引言
俄乌冲突爆发一年多以来,俄乌双方为实现各自战术战役目的,综合运用多种精确打击武器,取得了一定战果,但也暴露出精打能力不足、弹药储备不足、弹药工业能力基础较差等相关问题,促使国外主要军事强国进一步审视和反思高端战争下的精打武器发展。2023年,世界主要国家在精确打击领域,从顶层战略规划、机构设置、技术研发等多个维度对精打能力进行进一步优化布局,在制导导航、推进、控制等技术领域取得重要进展,实现精打相关技术创新发展与运用,推动精打能力从昂贵、脆弱、精确转向经济、规模、强韧和精确相结合,谋求高效的打击手段、可靠的打击效果。
2 战略谋划
2023年,世界主要国家加强精打能力战略布局,发布顶层战略,明确未来发展方向及重点。
2.1 出台战略规划,加强对精打技术发展牵引指导
美在相关战略规划、高管讲话中,加强对高超声速技术发展的牵引。5月,美国国防部新版《国防科技战略》,再次确认高超声速技术是应该重点发展的“国防专用技术”。10月,美国国防部研究与工程副部长徐若冰在“国防高超声速技术”线上会议时表示,“高超声速武器速度快、机动性好,可投送高毁伤有效载荷,是改变游戏规则的下一代武器。中俄已在高超声速武器上投入巨资,美国也需这么做,以保持技术优势”。
日本防卫政策调整,构建一定规模的“反击能力”体系。2022年12月,日本政府在内阁会议上通过《国家安全保障战略》《国家防卫战略》和《防卫力整备计划》三份纲领性指导文件,力求在5年内建设一定规模的防区外反舰、对地能力,在10年内逐步完善对地打击能力,并获得高超声速打击能力。基于该三大文件,着眼于如何强化日本防卫技术基础,2023年6月,日本防卫省发布《防卫技术指针2023》,明确重点发展12类关键技术,提出将“材料及新工艺、信息传感、信息处理、情报共享等技术”应用于远程巡航导弹。
澳大利亚发布国防战略,加速远程精确打击能力建设。4月,澳大利亚国防部发布《国防战略审查报告》,建议在当前战略环境下,应实施“拒止性遏制”战略,并将发展远程精确打击和弹药制造能力列为六大优先领域之一,使澳大利亚能够从陆地、海上和空中增强远程火力。
2.2 加大预算投入,聚焦导弹大批量采购
6月,美国新国家安全中心(CNAS)发布《“生产即威慑”——发展精确制导武器应对大国挑战》报告提出,“为威慑并击败中国,美国国防部须储备大量防区外导弹、对海打击武器和防空反导系统”。美2024财年国防预算中,导弹和弹药部分申请306亿美元,占全部武器系统采办经费的9.7%,较上一财年增加了24%,将以高生产率进行采购。另外,2024财年美将采用一种被称为大批量采购(LLP)的新的合同和财政策略,该策略在现有的多年期采购策略(MYP)基础上进行了拓展,利用经济订购量(EOQ)融资产生的结余,以“按预算购买”合同策略采购额外数量的导弹。2024财年,有4个关键项目“试点”同时采用多年期采购策略和大批量采购策略,即AGM-158B增程型“联合防区外空地导弹”(JASSM)、AGM-158C“远程反舰导弹”(LRASM)、RIM-174“标准”-6导弹、AIM-120D“先进中距空空导弹”(AMRAAM),其原始设备制造商(OEM)和二、三级分承包商的生产结构能够创造协同效应,提高生产线效率,以最大限度增强制造能力并加速交付进度。
2024财年开始,美海军首次采购10枚AGM-158C-3增程型“远程反舰导弹”(LRASM-ER);美海军陆战队为“海军/海军陆战队远征舰船拦截系统”(NMESIS)项目采购90枚“海军打击导弹”,为“远程火力”(LRF)项目采购34枚“战斧”导弹,以支持“远征前进基地作战”的陆基反舰能力;陆军则在“中程能力”(MRC)项目下采购58枚“战斧”Block Ⅴ导弹,提供摧毁高价值、高回报目标的能力;空军首次采购48枚“联合打击导弹”(JSM)。
2.3 出台政策法案,增强弹药供应能力
一是扩大生产权限。3月,拜登授权国防部使用《国防生产法》权限,“重建和扩大本土高超声速工业基地”,加速高超声速武器从研发到生产的过渡。同月,美总统拜登签署了一项总统行政备忘录,扩展该国国内的高超声速武器系统研发与制造工作基础,美国国防部据此将能够战略性地加速推进此类技术的研发和量产制造。
二是着眼长远投资。2024财年国防预算将分别投资2.69亿美元和0.77亿美元用于扩大“标准”-6和“联合防区外空地导弹”生产能力,其中至2028财年将“标准”-6的产量从每年的125枚增至300枚。2月,法国武装部队部长塞巴斯蒂安·勒科尔努俄在国防工业代表会上,公布了一项价值6000万欧元的国防战略计划,用于迁移国防工业基地和提高弹药产量。3月,美陆军将继续推进其十五年180亿美元工业基础现代化计划。
三是构建弹性供应链。2月,拜登签署备忘录,通过《国防生产法》部分豁免,如动能武器(导弹和高超声速武器),使国防部更积极地建立国防工业基础和确保供应链安全。3月,美国国防部在2024财年国防预算申请中,首次提出实施“大批量采购”弹药新策略,旨在节省采购费用,扩大弹药采购规模,美军期望通过该策略进一步缓解弹药需求与供给之间的现实矛盾,刺激供应商扩大弹药产能,维持供应链稳定。4月,美国国防部制造能力扩展与投资优先办公室(MCEIP)理事会宣布,分别与通用电气公司、碳碳先进技术公司(C-CAT)和诺格公司签订合同,用以加强高超声速和战略系统供应链。7月,欧洲议会和欧盟理事会同意,根据《支持弹药生产法案》(ASAP)制定一项法规。根据新法规,欧盟将动员5亿欧元(5.454亿美元)来支持欧洲有限的弹药和导弹供应商,确保欧盟能尽快通过三轨方式有效提高弹药和导弹的产能。
3 技术发展
2023年,精打领域在导航制导、推进、控制、自主协同、发射等关键技术方面,取得多项成果和能力验证,提升精打武器系统的作战灵活性。
3.1 低成本制导技术应用,提升精打武器打击精度
低成本精确制导组件、导引头等制导技术日趋成熟,进入试验、应用阶段,并发展高超声速导弹的新型导航方案。
一是集成发展多种精确制导套件。1月,诺格公司授出合同,计划未来三年生产8万根M码GPS天线,以集成至美陆军炮弹的精确制导套件。同月,土耳其为无人机载炸弹配装激光制导套件,该套件具备打击重定位目标和移动目标的能力。2月,BAE系统公司公布在澳大利亚生产的低成本精确制导套件,可将直升机和无人机载的40~50 kg级非制导弹药改造成精确制导武器。
二是研发新型低成本导引头。1月,美空军推动“快速击沉”项目进入第二阶段,该阶段的重点是打击海上目标的自由飞行能力演示验证试验,以集成和测试原型多模式导引头系统的成熟度。该项目为“联合直接攻击弹药”加装低成本、可即插即用的模块化导引头,使空射武器实现类似鱼雷的低成本反舰作战能力。同月,美空军发布“敏捷作战多孔径网络情报”(MANIAC)项目招标书,开发一种小型、低成本、多功能射频/毫米波系统,可使独立或协同作战的空射弹药在强对抗环境中持续、敏捷、精准的打击地面移动目标。12月,洛马公司宣布已成功进行“中程联合空地导弹”(JAGM-MR)的制导飞行试验,展示了该弹的目标识别能力。该弹采用三模导引头,在半主动激光和毫米波雷达导引的基础上增加了近红外成像传感器,可在不同条件下针对不同目标增强目标跟踪和引导功能。此次制导飞行测试标志着“中程联合空地导弹”的三模导引头技术已成熟,具备了多目标识别及瞄准的能力。
三是寻求不依赖GPS的新型导航方案。3月和7月,美海军为高超声速导弹寻求替代GPS导航系统的新方案,包括发展光学地形匹配技术、采用机器学习算法的惯性测量单元、光电/红外传感器等。
3.2 技术突破,实现精打武器速度与射程提升
高超声速飞行器技术继续蓬勃发展,战术导弹涡喷、固液混合火箭发动机成功进行演示验证。
一是高超声速超燃冲压发动机技术进入工程研制阶段。1月,美DARPA和空军“吸气式高超声速武器概念”成功完成最后试验,标志超燃冲压推进技术取得重大突破。试验中原型弹配备超燃冲压发动机,射程超过555 km,速度超过马赫数5,最大飞行高度达18.29 km,收集到的数据量是2022年飞行试验的两倍。同月,印度完成“高超声速技术演示飞行器”(HSTDV)第三次试验,但并未公布具体结果,该项目旨在推进超燃冲压推进技术及高超声速导弹开发。6月,美斯佩克特航空航天公司等离子体点火助燃技术取得进展,将助力超燃冲压发动机实现快速可靠点火和高效稳定燃烧(图1),并将在两年内试飞应用等离子体点火助燃技术的高超声速导弹验证器。9月,美海军以超燃冲压推进技术为基础,正开发一型可变形高超声速发动机,已完成其空气热力学模型开发。
▲ 图1 高超声速超燃冲压武器产生推力的可视化3D图
二是爆震燃烧技术在冲压发动机上的应用取得突破。11月,美国通用电气宇航(GE Aerospace)公司研究人员在小型系统的概念验证试验中,证实了旋转爆震双模冲压发动机的可行性,该试验在马赫数为6的双模冲压发动机系统内产生了世界上首次已知的持续旋转爆炸波燃烧。12月,美通用电气宇航公司首次成功演示双模冲压发动机在超声速流场中进行旋转爆震燃烧地面点火试验,证实了旋转爆震燃烧冲压发动机技术的可行性。旋转爆震燃烧冲压发动机是对现有高超声速动力系统的重大改进,能够以更慢的速度点火并产生推力,且燃烧效率远高于冲压发动机或涡轮发动机等传统推进系统,能使高超声速飞行器得以保持高速长距离飞行。
三是战术导弹发动机技术继续突破。10月,美波音公司与克拉托斯公司签署备忘录,为227 kg(500磅)级“联合直接攻击弹药”加装TDI-J85小型低成本涡喷发动机,该发动机推力0.89 kN,使弹药射程提升至550 km。11月,美国瓦雅空间公司宣布,成功演示了可用于战术导弹的涡流混合发动机,试验重点是评估发动机在“海尔法”导弹的发动机性能参数范围内运行时的启动、停止和重新点火能力。该发动机采用液体氧化剂+固体燃料的混合燃料火箭技术,采用后可降低推进系统的敏感性,提高导弹的射程、机动性、生存性和可扩展性。
3.3 新一代空空导弹铰接控制技术完成实验室验证
3月,美空军研究实验室首次公开“通过铰接弹头技术实现导弹效能变革”(MUTANT,简称“突变”)项目(图2),旨在为第六代战斗机发展下一代新概念空空导弹技术,即为导弹鼻锥加装与弹身连接的可弯曲铰接接头,通过控制鼻锥转动实现飞行控制,不需要调整弹体整体姿态改变导引头指向(图3-4),以显著提升导弹射程、机动性和敏捷性,增强对高机动目标的杀伤力。美空军研究实验室已基于大幅修改的“海尔法”导弹,完成了“突变”导弹相关部件试制,并在实验室环境中进行了1次地面试验,计划2023财年中期至2024财年底,进行3次地面火箭橇试验,为下一步型号研制做准备;还为导弹铰接部位研制了可承受300℃高温的金属弹性体,预计2024财年交付可承受900℃的耐高温材料。
▲ 图2 美空军研究实验室“突变”导弹展示模型
▲ 图3 “突变”导弹铰接式控制驱动系统
▲ 图4 “突变”导弹可转向鼻锥
3.4 数据链及相关网络化技术应用日趋成熟
数据链等网络化技术持续应用,提升精确制导武器网络化、体系化作战能力,加强移动目标打击能力和协同作战灵活性。6月,欧洲导弹集团公布“协奏打击”(Orchestrike)协同弹群方案(图5),利用人工智能技术、态势感知技术、数据链技术等使弹群共享战场态势,灵活重组打击体系,重新分配作战任务。未来将应用至英国“长矛”系列空地导弹、智能滑翔制导炸弹等欧洲国家多型弹药。7月,美空军负责科技与工程的副助理部长克尔斯滕·鲍德温称,空军正开发和使用“罗马竞技场”仿真实验平台快速引入新技术,对新的武器组合与应用进行实验和评估,加速弹群协同技术的持续成熟,以期在3~5年内推动该技术进入作战应用。9月,美智库发布《像评估作者一样评估武器系统:为什么国防部应该将武器系统评估为网络化部队包,而不是单独的平台》报告,提出了基于网络化协同作战能力的“空中封锁”场景,展示了2030年的一次地区冲突中,通过战机发射网络化协同弹药,对预定目标采取火力封锁的战斗行动。结果表明,使用网络化协同弹药,可有效压制对手近程防空系统,并可在一次攻击中摧毁多个机动目标。
▲ 图5 协同作战演示模拟场景
3.5 弹药运用模式创新发展
在快速生成新型作战能力、增强打击密度等方面不断取得进步,变革未来精确打击作战模式,提升作战敏捷性、鲁棒性和可靠性。
2月,美海军部长在作战系统研讨会上再次强调海上再装填的必要性,认为加强军舰在海上进行导弹再装填的能力是一个“主要优先事项”,目前正在探索“可转移式重装机制”(TRAM)概念,实现在恶劣海况下快速对垂射系统进行再装填。海上导弹再装填技术可使美海军减少对固定基地弹药补给的依赖,同时将可确保美军舰持续作战,提高舰队作战效能和灵活性。6月,美海军陆战队成立首支装备陆基“战斧”巡航导弹的“远程导弹连”,成立仪式上首次公布装载“战斧”导弹的无人“远程火力发射车”,该车降低了作战人力需求和长期值守保障需求,可通过C-130运输机、CH-47和CH-53直升机空运,以及多种舰艇海运。7月,美空军空中机动司令部在太平洋地区对“速龙”托盘弹药系统(其构成系统如图6所示)进行了测试。“速龙”项目旨在将现役运输机改装为武库机,使之携带并发射大量防区外打击武器,大规模打击目标,从而补充轰炸机远程打击火力的不足。8月,日本防卫省正在研究利用C-2运输机空投美制增程型“联合防区外空地导弹”及在研12式反舰导弹改型,在没有轰炸机的情况下可将日本现有运载能力转变为防区外精确打击能力。9月,美海军正在为“朱姆沃尔特”级(图7)下一代驱逐舰研发“增大型垂直发射系统”,以发射“中程常规快速打击”(IRCPS)高超声速导弹。该垂发系统拟采用美陆军“中程能力”系统由MK-41垂直发射系统改装的垂直发射架技术,采取单元模块化设计,扩大单元数量,并以IRCPS导弹为“基准导弹”来设置发射系统的直径和深度。新型垂发系统导弹适配性、平台兼容性更好。
▲ 图6 “速龙”托盘弹药系统构成示意图
▲ 图7 “朱姆沃尔特”级驱逐舰
4 主要活动
2023年,世界主要国家通过设立精打能力组织及管理机构,引入开放架构、数字工程等先进技术,开展演习实验等措施,推进精打技术开发、部署和运用。
4.1 成立组织机构,强化统筹协调和指导
成立高超声速、含能材料技术等组织、机构,强化政府、军方的协调及指导,推进精打能力发展。3月,美国国防部设立“联合生产加速器”小组,负责弹药生产线扩建和应用先进制造技术,旨在“为关键的国防武器系统和供应链建立持久的工业生产能力、弹性与激增能力”。同月,美众议院重启高超声速核心小组,其目标是为国会议员及其团队提供平台,深入了解国防部现有高超声速发展,并支持高超声速技术研究和测试设施的现代化。8月,美国国防部应国会法案,计划成立含能材料办公室,作为陆海空三军的协调机构,计划、扩大与制造推进剂和炸药,提升现有武器射程。同月,诺格公司“高超声速能力中心”(HCC)投入使用,该中心将帮助公司及美国国防部将高超声速系统从开发阶段过渡到生产阶段,以满足后者对高速推进系统的需求。同月,美国国防部工业基础政策办公室成立“创新能力和现代化团队”,负责引导政府投资支持高超声速技术开发商,改进高超声速供应链,并加强与国家实验室、大学间的联系,引进颠覆性技术,将高超声速飞行器生产成本削减30%~80%。
4.2 变革研产管理模式实现柔性、敏捷生产、部署
将数字化转型概念推向更广泛的业务和组织机构,推进研产管理、采办模式由传统向数字化转变。3月,美国雷多斯公司将密歇根大学纳为其“消耗性高超声速吸气式演示器”项目合作伙伴,密歇根大学将在项目中采用基于模型的系统工程,开发虚拟生态系统并将其过渡到雷多斯开发的数字环境中,以提高开发成本和效率,节约时间。5月,美空军第445测试中队第412电子战队启用由联合仿真环境支持的数字测试和训练靶场设施,该设施将用于开发第5代和第6代平台及先进武器系统,同时可实施高节奏培训和任务训练活动,模拟海、陆、空、太空及网络空间高密度、多威胁场景,完成多域、多平台、多系统跨电磁频谱的场景测试和训练,并提供低成本和低风险环境。6月,美空军提出实施“数字化装备管理”,在装备采办寿命周期和职能领域应用数字化管理,主要用模型、数据和基础设施串联起采办各阶段和职能的运行,加快采办进度,改善职能部门的沟通协作,缩短装备一体化能力的交付周期。10月,美空军装备司令部宣布成立“数字化特别工作组”(DATF),专门落实数字化装备管理和整个空军的数字化转型计划。11月,在2023年美国陆军协会年会上,洛马公司展出新的高级快速集成仿真环境(ARISE),该仿真环境汇集了一系列可进行系统级武器仿真的集成工具包,采用数字孪生技术,可加速导弹和火控系统的作战部署,并支撑美陆军精确打击导弹等项目的发展。
4.3 开展演习实验,检验武器性能及作战能力
将作战实验视为推进军事变革的重要抓手,运用演习实验探索作战问题解决方案,满足作战能力需求。7月,澳大利亚和美国在昆士兰州浅水湾军事基地,使用“海马斯”导弹系统等武器装备进行了一系列实弹演习,演习测试了澳国防军“远程火力”概念,还将增强美军与澳国防军在目标指示以及陆基精确火力的多域作战运用等方面的互操作性。同月,在澳大利亚“护身军刀2023”演习中,日本陆上自卫队开展12式岸舰导弹实弹试射,此次试射中12式导弹不安装战斗部,从位于澳大利亚东海岸靶场地面发射车发射,打击杰维斯湾海岸外演习海域的无人舰船目标。本次演习是日本陆上自卫队首次在澳大利亚开展导弹试射,将加强日澳两国军队在印太地区的协作能力。12月,马来西亚在马六甲海峡举行第22届“泰明萨里”演习,作为演习的一部分,“莱基乌”号护卫舰实弹发射了两枚“飞鱼”MM40反舰巡航导弹,均成功击中目标。
5 发展分析
5.1 聚焦实际作战任务需求
2023年国外主要国家在高超声速、多模复合先进制导、网络化协同技术等精确打击领域科技的发展值得重点关注。当前,国外主要国家已意识到,未来新技术创新及由此引发的军事组织适应变革,将决定未来高端战争的胜负。国外主要国家正加快推进新技术、新系统赋能精确打击体系,谋求在快速变化时代背景下,维持打击优势。未来精确打击领域将进一步向低成本、远程化、高速化、网络协同化等方向发展,这将会对精确打击能力变革带来深刻影响。
5.2 扩大储备规模,优化弹药结构,升级精打能力
美军从2018年开始持续扩大精确制导弹药采购经费投入,补充精确制导弹药库存,增加高端精确打击弹药采购量,备战持久、高消耗大国冲突。海湾战争以来,美西方证明了以隐身飞机、信息优势和精确武器的质量优势压过数量优势的可行性。但乌克兰危机表明,战场上的数量和质量之间的关系正在发生微妙的变化。随着“精确打击体制”的成熟和发展,更低成本的精确打击能力正在快速扩散,给主战平台的生存性带来挑战,改变了传统以质量抵消数量的基本逻辑。未来需要在昂贵精致的平台和更便宜、更小的系统之间适当平衡,从而适应更复杂多样的任务。
5.3 重点围绕开放式架构与数字工程赋能建设
开放架构、数字工程、敏捷软件开发等“数字三位一体”将对精确打击体系能力胜场方式产生重大影响,实现更快的设计,无缝配装和更容易升级。为发展灵活、大规模、适应性、低成本的作战能力,应着力打造基于数字工程的全寿命研发和管理方式,构建软件定义的作战系统体系,数字世界与物理世界相伴相生,在实验和训练中采用虚拟与现实相结合的新型方法,大幅提升能力生成效率的潜力。
5.4 依托频繁开展演习实验,加速作战能力生成
2023年,国外主要国家通过演习实验、实战运用等活动检验精打武器的技术及性能水平,重视总结现代军事冲突的经验,研究和贯彻作战新方法,并注重在实战训练过程中,掌握武器装备及技术(特别是智能化技术)的发展。应始终开展实战化军事训练,全面提高武器装备实战化能力。
6 结束语
总体来看,以美国为首的军事强国正通过顶层战略规划指引、技术赋能、组织管理模式统筹,加快推进精打能力变革。未来,新技术创新及由此引发的军事组织适应变革,将决定未来高端战争的胜负,需加速推动智能、自主等新技术赋能精确打击武器系统,谋求在快速变化时代背景下,维持打击优势。